Mixed Reality nativní interop v Unity

Článek
07/12/2023

Každá Mixed Reality aplikace získá HolographicSpace předtím, než začne přijímat data z fotoaparátu a vykreslovat snímky. V Unity se o tyto kroky postará modul za vás, zpracovává holografické objekty a interně se aktualizuje jako součást své smyčky vykreslování.

V pokročilých scénářích však může být nutné získat přístup k základním nativním objektům, jako je HolographicCamera a aktuální HolographicFrame.

WindowsMixedRealityUtilities

Obor názvů:Microsoft.MixedReality.Toolkit.WindowsMixedReality
Typ:WindowsMixedRealityUtilities

MRTK poskytuje již seřazené typy ve starších verzích WSA i XR SDK prostřednictvím třídy WindowsMixedRealityUtilities .

public static HolographicFrame CurrentHolographicFrame { get; }
public static SpatialCoordinateSystem SpatialCoordinateSystem { get; }
public static SpatialInteractionManager SpatialInteractionManager { get; }

Prostředí WindowsMREnvironment

Obor názvů:UnityEngine.XR.WindowsMR
Typ:WindowsMREnvironment

Statická třída WindowsMREnvironment poskytuje přístup k několika nativním ukazatelům.

public static IntPtr CurrentHolographicRenderFrame { get; } // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicFrame
public static IntPtr HolographicSpace { get; } // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicSpace
public static IntPtr OriginSpatialCoordinateSystem { get; } // Windows::Perception::Spatial::ISpatialCoordinateSystem

XRDevice

Obor názvů:UnityEngine.XR
Typ:XRDevice

Typ XRDevice umožňuje získat přístup k podkladovým nativním objektům pomocí metody GetNativePtr . To, co getNativePtr vrátí, se na různých platformách liší. Na Univerzální platforma Windows při cílení na Windows Mixed Reality vrátí funkce XRDevice.GetNativePtr ukazatel (IntPtr) na následující strukturu:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct HolographicFrameNativeData
{
    public uint VersionNumber;
    public uint MaxNumberOfCameras;
    public IntPtr ISpatialCoordinateSystemPtr; // Windows::Perception::Spatial::ISpatialCoordinateSystem
    public IntPtr IHolographicFramePtr; // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicFrame
    public IntPtr IHolographicCameraPtr; // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicCamera
}

Můžete ho převést na HolographicFrameNativeData pomocí metody Marshal.PtrToStructure:

IntPtr nativePtr = UnityEngine.XR.XRDevice.GetNativePtr();
HolographicFrameNativeData hfd = Marshal.PtrToStructure<HolographicFrameNativeData>(nativePtr);

IHolographicCameraPtr je pole IntPtr zařazované jako UnmanagedType.ByValArray s délkou rovnající se MaxNumberOfCameras.

Zrušení ohraničení nativních ukazatelů

Po získání IntPtr z jedné z výše uvedených metod (není potřeba pro MRTK) použijte následující fragmenty kódu k jejich zařazování do spravovaných objektů.

Pokud používáte Microsoft.Windows.MixedReality.DotNetWinRT, můžete vytvořit spravovaný objekt z nativního FromNativePtr() ukazatele pomocí metody:

var worldOrigin = Microsoft.Windows.Perception.Spatial.SpatialCoordinateSystem.FromNativePtr(spatialCoordinateSystemPtr);

V opačném případě použijte Marshal.GetObjectForIUnknown() a přetypujte na požadovaný typ:

#if ENABLE_WINMD_SUPPORT
var worldOrigin = Marshal.GetObjectForIUnknown(spatialCoordinateSystemPtr) as Windows.Perception.Spatial.SpatialCoordinateSystem;
#endif

Převod mezi souřadnicovými systémy

Unity používá levostranný souřadnicový systém, zatímco rozhraní WINDOWS Perception API používají souřadnicové systémy pravé ruky. K převodu mezi těmito dvěma konvencemi můžete použít následující pomocné rutiny:

namespace NumericsConversion
{
    public static class NumericsConversionExtensions
    {
        public static UnityEngine.Vector3 ToUnity(this System.Numerics.Vector3 v) => new UnityEngine.Vector3(v.X, v.Y, -v.Z);
        public static UnityEngine.Quaternion ToUnity(this System.Numerics.Quaternion q) => new UnityEngine.Quaternion(q.X, q.Y, -q.Z, -q.W);
        public static UnityEngine.Matrix4x4 ToUnity(this System.Numerics.Matrix4x4 m) => new UnityEngine.Matrix4x4(
            new Vector4( m.M11,  m.M12, -m.M13,  m.M14),
            new Vector4( m.M21,  m.M22, -m.M23,  m.M24),
            new Vector4(-m.M31, -m.M32,  m.M33, -m.M34),
            new Vector4( m.M41,  m.M42, -m.M43,  m.M44));

        public static System.Numerics.Vector3 ToSystem(this UnityEngine.Vector3 v) => new System.Numerics.Vector3(v.x, v.y, -v.z);
        public static System.Numerics.Quaternion ToSystem(this UnityEngine.Quaternion q) => new System.Numerics.Quaternion(q.x, q.y, -q.z, -q.w);
        public static System.Numerics.Matrix4x4 ToSystem(this UnityEngine.Matrix4x4 m) => new System.Numerics.Matrix4x4(
            m.m00,  m.m10, -m.m20,  m.m30,
            m.m01,  m.m11, -m.m21,  m.m31,
           -m.m02, -m.m12,  m.m22, -m.m32,
            m.m03,  m.m13, -m.m23,  m.m33);
    }
}

Použití nativních dat HolographicFrame

Poznámka

Změna stavu nativních objektů přijatých prostřednictvím HolographicFrameNativeData může způsobit nepředvídatelné chování a vykreslování artefaktů, zejména v případě, že Unity také zdůvodní stejný stav. Například byste neměli volat HolographicFrame.UpdateCurrentPrediction, jinak predikce pozice, kterou Unity vykresluje s tímto rámcem, nebude synchronizovaná s pozicí, kterou systém Windows očekává, což sníží stabilitu hologramu.

Pokud potřebujete přístup k nativním rozhraním pro účely vykreslování nebo ladění, použijte data z HolographicFrameNativeData v nativních modulech plug-in nebo kódu jazyka C#.

Tady je příklad použití HolographicFrameNativeData k získání předpovědi aktuálního rámce pro foton čas pomocí rozšíření XR SDK.

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public static bool GetCurrentFrameDateTime(out DateTime frameDateTime)
{
#if ENABLE_WINMD_SUPPORT
    IntPtr holographicFramePtr = UnityEngine.XR.WindowsMR.WindowsMREnvironment.CurrentHolographicRenderFrame;

    if (holographicFramePtr != IntPtr.Zero)
    {
        var holographicFrame = Marshal.GetObjectForIUnknown(holographicFramePtr) as Windows.Graphics.Holographic.HolographicFrame;
        frameDateTime = holographicFrame.CurrentPrediction.Timestamp.TargetTime.DateTime;
        return true;
    }
#endif

    frameDateTime = DateTime.MinValue;
    return false;
}